Motivo BiO7 de coordinación siete como sitio activo crítico en bismuto oxidado para la reducción electroquímica de...

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales
• Electroquímica
• Catálisis

Sus antecedentes:

• Se reconoce que el enlace bismuto-oxígeno (BiO) es vital para la electroreducción de dióxido de carbono a formiato.
• El papel preciso de los entornos de coordinación BiO específicos en este proceso sigue siendo poco comprendido.

Objetivo del estudio:

• Investigar el comportamiento electrocatalítico del titanato de bismuto perovskita, centrándose en las estructuras BiO6 y BiO7.
• Elucidar la función de la coordinación BiO en la electroreducción selectiva de dióxido de carbono.

Principales métodos:

• Se emplearon mediciones electroquímicas y espectroscopia infrarroja con transformada de transformada de reflexión total in situ (ATR-SEIRAS).
• Se utilizaron cálculos de teoría de la funcional de la densidad (DFT) para analizar los mecanismos de reacción y las barreras de energía.
• Se utilizó un reactor de electrolito de estado sólido (SSE) para la producción continua de ácido fórmico.

Principales resultados:

• Bi4Ti3O12 se reconstruye a Bi2O2CO3 bajo la reacción de reducción de CO2 (CO2RR), reteniendo BiO7 y logrando una alta eficiencia de Faradaica (FE) de formiato.
• El óxido de bismuto (Bi2O3) que carece de BiO7 cataliza preferentemente la reacción de evolución de hidrógeno (HER).
• Los cálculos de DFT confirmaron que BiO7 reduce la barrera de energía para la generación del intermedio *OCHO, identificándolo como el sitio activo.
• Se logró la producción continua de ácido fórmico puro (0.19 M) con ~70% FE durante 48 horas utilizando un reactor SSE.

Conclusiones:

• El entorno de coordinación del motivo BiO juega un papel crítico en la determinación de la selectividad durante la electroreducción de CO2.
• Se identifica el motivo BiO7 como un sitio activo clave para la producción eficiente de formiato.
• Este estudio destaca el potencial de la coordinación BiO a medida en el diseño de electrocatalizadores avanzados para la conversión de CO2.